UHT 乳香气差异及潜在形成机制：以中国云南省为例

《International Dairy Journal》：Aroma differences and potential formation mechanisms in UHT Milk: A case study from Yunnan Province, China

　　

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  对13种超高温灭菌乳（UHT）样本的挥发性风味轮廓进行了表征和比较。
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  3-甲基丁醛、2-壬酮和乙酸丁酯是关键的风味贡献物。
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  鉴定出61种涉及多种代谢物类别的差异前体物。
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  2-壬酮和2-十一烷酮通过甘油三酯的水解和氧化形成。
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  3-甲基丁醛通过乳糖与亮氨酸/异亮氨酸的Maillard反应形成。

引言

风味是衡量牛奶质量的关键指标，也是影响消费者接受度和购买决策的重要因素。牛奶中含有种类繁多的挥发性化合物，包括萜类化合物、芳香化合物、硫醇类、酯类、醛类、酮类和醇类。这些挥发性化合物的组成和相对丰度共同决定了乳制品的特征性风味轮廓（Zhang et al., 2024）。牛奶中挥发性化合物的形成与分布受原料组成和热处理工艺的双重影响，二者共同导致了牛奶最终风味特征的差异。

牛奶的风味轮廓受其组成的强烈影响，尤其是风味前体物的组成。牛奶中氨基酸、脂肪酸、脂质和其他代谢物的差异可能会影响后续的风味形成过程，从而导致牛奶挥发性轮廓的变化（Zhao, Liu, et al., 2025）。已有研究表明，与品种相关的牛奶组成差异可导致不同的风味特征。例如，水牛奶中短链脂肪酸及其衍生物、甘油磷脂和甘油酯的含量高于荷斯坦牛奶，这些已被识别为导致二者风味轮廓差异的重要因素（Zhang et al., 2024）。除品种因素外，牛奶的前体物组成还可能受饲喂策略、季节和环境条件等因素的影响（Zacometti et al., 2023）。已有研究表明，饲喂策略可以改变牛奶的脂肪酸组成，从而影响后续的风味发展（Manzocchi et al., 2021）。同样，季节和环境变化也被报道可影响牛奶组成，包括蛋白质和脂质组成，这可能进一步导致风味特征的差异（Chen et al., 2014; Yang et al., 2023）。然而，这些因素的作用机制复杂，且在不同生产系统中可能差异较大。因此，直接研究前体物组成的变化有助于我们更好地理解加工过程中挥发性化合物的形成。

虽然牛奶的组成为风味形成提供了前体物，但热处理在将这些前体物转化为挥发性化合物方面起着关键作用。当对牛奶进行热处理以延长其保质期时，其成分会发生Maillard反应、脂质氧化及其他化学反应，从而改变其风味轮廓。在Maillard反应中，乳糖与氨基酸反应生成羟甲基糠醛、麦芽酚和糠醇等化合物，为乳制品赋予特征性的烘焙、焦糖和坚果香气（Newton et al., 2012）。脂质氧化是另一条关键途径，涉及加热过程中甘油三酯、磷脂和其他脂质的降解，生成醛类、酮类和游离脂肪酸，直接定义了香气轮廓（Yao et al., 2025）。值得注意的是，乳脂肪在风味发展中起着主导作用。研究表明，脂肪含量显著影响挥发性化合物的组成，使得不同脂肪含量的牛奶能够实现感官鉴别（Mu et al., 2022）。短链脂肪酸，如丁酸和己酸，赋予牛奶愉悦的乳脂和黄油风味（Elbarbary et al., 2025）。尽管长链脂肪酸同样重要，但其浓度必须控制在一定阈值以下，以避免产生不良的皂味异味（Regado et al., 2007）。然而，牛奶组成的差异如何导致超高温灭菌乳（UHT）在热处理后最终风味特征的变化，目前仍缺乏充分了解。由于UHT加工涉及强烈的热诱导反应，UHT乳的最终挥发性轮廓由前体物组成和热处理工艺的综合作用所决定。尽管在UHT处理过程中天然挥发性化合物的差异可能会减小，但风味前体物的差异仍然可以影响热衍生挥发性化合物的形成（Yan et al., 2026）。因此，研究前体物组成、热处理和挥发性化合物形成之间的关系，对于理解风味变化和提高加工乳制品的质量调控至关重要。

本研究以中国云南省收集的UHT乳样本为案例，调查UHT乳中前体物组成、挥发性差异以及潜在风味形成机制之间的关系。在本研究中，我们系统地表征了云南省不同来源UHT乳的挥发性轮廓，鉴定了与风味差异相关的关键香气活性化合物，并基于前体物组成的差异探讨了这些化合物的潜在形成机制。研究结果为理解UHT乳中前体物组成、热处理和风味形成之间的关系提供了见解，并对乳制品的质量提升和风味管理作出了贡献。此外，本研究采用的综合分析策略可为乳制品的风味形成和质量特性研究提供有用的参考。

各章节摘要

材料

2-甲基-3-庚酮由朗化学科技有限公司（上海，中国）提供。正构烷烃（C₇-C₃₀）购自北方威业计量科技有限公司（北京，中国）。17种氨基酸混合标准品购自阿拉丁生化科技有限公司（上海，中国）。乳糖标准品由曼哈生物技术有限公司（北京，中国）提供。

UHT乳样本购自中国云南省昆明市上海华联超市。一份

感官和电子鼻分析

感官评价显示，13种UHT乳样本在香气特征方面存在显著差异（图2a）。奶香、甜香和乳脂香被识别为主要的感官特征，而煮熟味和鱼腥味则表现出相对较低的强度。在样本中，ZD-TK、DQ-GY和XL-GY表现出较高的奶香和乳脂香强度，表明其具有更突出的乳制品特征风味轮廓。XL-GY表现出最高的强度

结论

本研究以中国云南省收集的UHT乳样本为案例，系统地表征了该地区样本间的挥发性轮廓。XL-GY、ZD-TK、OY-OY和DQ-GY样本间观察到了最为显著的成分差异。被确定为风味差异关键挥发性化合物的有3-甲基丁醛、2-壬酮、2-十一烷酮、4-甲基苯酚和乙酸丁酯。乳糖和游离氨基酸存在显著差异

作者贡献声明

Ma Pingping（马萍萍）：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，调查，形式化分析。Wang Zhizhu（王志竹）：撰写 – 审阅与编辑，调查，数据整理。Ma Wensi（马文思）：撰写 – 审阅与编辑，形式化分析，数据整理。Ma Yanhong（马艳红）：撰写 – 审阅与编辑，调查，形式化分析。Zhang Qi（张琪）：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，监督指导，概念构思。Gu Ying（顾英）：撰写 – 审阅与编辑，监督指导，概念构思。

原创性

本文所述工作为原创性研究，此前未曾发表，且未在任何其他刊物（全部或部分）接受审稿。

作者身份

所有署名作者均对本文做出了实质性贡献，已批准最终稿件，并同意投稿。

独家投稿

如本文被接受，未经版权所有者的书面同意，本文将以同一形式（以英文或任何其他语言，包括电子版）在其他任何刊物上发表。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到云南省重大科技项目（批准号：202402AE090040）和云南省高层次科技人才和创新团队专项（批准号：202405AS350005）的资助。

马萍萍 | 王志竹 | 马文思 | 马艳红 | 张琪 | 顾英